开放式磁共振梯度线圈设计研究
发布时间：2021-04-26 19:04
近年来,随着磁共振成像（MRI,magnetic resonance imaging）技术的不断发展,对高质量成像和快速成像提出了更加迫切的要求。梯度系统作为MRI的重要组成部分,为核磁共振信号提供三维正交的梯度场,以完成其空间编码。伴随着各种成像技术的该进,对梯度场场强和梯度场切换速率提出更高的要求。因此,本文针对梯度线圈的设计方法和加工制作工艺提出改进,以提高梯度线圈的整体性能。针对现有梯度线圈制作工艺流程中存在的问题,加工制作复杂度高,难以加工复杂形状的梯度线圈,制作工艺容易引起设计结果的性能下降等,提出采用3D打印的加工工艺进行梯度线圈的加工制作。采用3D打印技术加工制作梯度线圈,制作的线圈精度高,制作的梯度线圈与设计结果匹配度高,能够充分利用骨架空间,操作十分简单。采用改进的目标场方法设计横向梯度线圈,将面电流密度函数以三角函数形式展开,以梯度场的均匀性为目标,以线圈的储能和功耗为约束条件,建立目标函数。得到面电流密度的分布后,采用流函数方法进行导线的离散,得到最终的梯度线圈形状。计算过程采用MATLAB平台,然后将到导线的分布数据采用CAD建立三维模型,并采用COMSOL有...
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 梯度线圈的研究现状
1.2.1 梯度线圈形状结构的发展
1.2.2 梯度线圈主要设计方法分析
1.3 本文研究内容和文章结构
1.3.1 研究内容
1.3.2 文章结构
2 磁共振系统概述
2.1 基本原理
2.2 系统构成
2.3 性能指标
2.3.1 梯度场强度
2.3.2 非线性度
2.3.3 电感和电阻
2.3.4 涡流
3 梯度线圈设计方法和加工工艺
3.1 梯度线圈的设计方法
3.1.1 目标场方法
3.1.2 遗传算法
3.1.3 模拟退火算法
3.2 梯度线圈设计结构及加工方法
3.2.1 导线绕制
3.2.2 金属板材切割
4 3D打印技术加工梯度线圈
4.1 3D打印技术
4.2 3D打印模型结构
5 双平面梯度线圈设计
5.1 本章引论
5.2 目标场方法设计横向梯度线圈
5.2.1 磁场分析
5.2.2 COMSOL仿真简介
5.2.3 仿真流程和结果
5.3 改进的遗传模拟退火算法设计纵向梯度线圈
5.3.1 磁场分析
5.3.2 改进的遗传模拟退火算法实现
5.3.3 实验实例和结果
5.4 本章小结
6 结论
6.1 研究总结
6.2 需进一步开展的工作
参考文献
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Pareto优化理论的多目标超椭梯度线圈设计[J]. 潘辉,王亮,王强龙,陈利民,贾峰,刘震宇. 物理学报. 2017(09)
[2]基于Comsol的变压器绕组短路力分布研究[J]. 赵延文,郭绍伟,臧春艳,马继先. 华北电力技术. 2017(01)
[3]超导MRI柱面梯度线圈的目标场设计方法[J]. 胡格丽,王秋良,倪志鹏,黄礼凯,文聪. 中国电机工程学报. 2012(S1)
[4]改进的遗传模拟退火算法在TSP中的应用[J]. 马坤,于海平,彭启山. 武汉科技大学学报(自然科学版). 2006(03)
[5]一种减小梯度线圈产生的涡流的方法[J]. 沈杰,宁瑞鹏,刘颖,李鲠颖. 物理学报. 2006(06)
[6]A new design method for asymmetrical head gradient coils used for superconducting MRI scanner[J]. TANG Xin*, ZU Donglin and BAO Shanglian(Institute of Heavy Ion Physics, and Beijing Key Laboratory of Medical Physics and Engineering, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China). Progress in Natural Science. 2004(09)
[7]磁共振成像系统中梯度线圈设计的一种新的长度约束方案[J]. 唐昕,俎栋林,包尚联. 中国医学影像技术. 2004(02)
硕士论文
[1]改进的混合遗传模拟退火算法及其在TSP问题中的应用研究[D]. 钟成皓.吉林大学 2007
本文编号：3161949
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 梯度线圈的研究现状
1.2.1 梯度线圈形状结构的发展
1.2.2 梯度线圈主要设计方法分析
1.3 本文研究内容和文章结构
1.3.1 研究内容
1.3.2 文章结构
2 磁共振系统概述
2.1 基本原理
2.2 系统构成
2.3 性能指标
2.3.1 梯度场强度
2.3.2 非线性度
2.3.3 电感和电阻
2.3.4 涡流
3 梯度线圈设计方法和加工工艺
3.1 梯度线圈的设计方法
3.1.1 目标场方法
3.1.2 遗传算法
3.1.3 模拟退火算法
3.2 梯度线圈设计结构及加工方法
3.2.1 导线绕制
3.2.2 金属板材切割
4 3D打印技术加工梯度线圈
4.1 3D打印技术
4.2 3D打印模型结构
5 双平面梯度线圈设计
5.1 本章引论
5.2 目标场方法设计横向梯度线圈
5.2.1 磁场分析
5.2.2 COMSOL仿真简介
5.2.3 仿真流程和结果
5.3 改进的遗传模拟退火算法设计纵向梯度线圈
5.3.1 磁场分析
5.3.2 改进的遗传模拟退火算法实现
5.3.3 实验实例和结果
5.4 本章小结
6 结论
6.1 研究总结
6.2 需进一步开展的工作
参考文献
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Pareto优化理论的多目标超椭梯度线圈设计[J]. 潘辉,王亮,王强龙,陈利民,贾峰,刘震宇. 物理学报. 2017(09)
[2]基于Comsol的变压器绕组短路力分布研究[J]. 赵延文,郭绍伟,臧春艳,马继先. 华北电力技术. 2017(01)
[3]超导MRI柱面梯度线圈的目标场设计方法[J]. 胡格丽,王秋良,倪志鹏,黄礼凯,文聪. 中国电机工程学报. 2012(S1)
[4]改进的遗传模拟退火算法在TSP中的应用[J]. 马坤,于海平,彭启山. 武汉科技大学学报(自然科学版). 2006(03)
[5]一种减小梯度线圈产生的涡流的方法[J]. 沈杰,宁瑞鹏,刘颖,李鲠颖. 物理学报. 2006(06)
[6]A new design method for asymmetrical head gradient coils used for superconducting MRI scanner[J]. TANG Xin*, ZU Donglin and BAO Shanglian(Institute of Heavy Ion Physics, and Beijing Key Laboratory of Medical Physics and Engineering, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China). Progress in Natural Science. 2004(09)
[7]磁共振成像系统中梯度线圈设计的一种新的长度约束方案[J]. 唐昕,俎栋林,包尚联. 中国医学影像技术. 2004(02)
硕士论文
[1]改进的混合遗传模拟退火算法及其在TSP问题中的应用研究[D]. 钟成皓.吉林大学 2007
本文编号：3161949
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3161949.html
